ES2248271T3 - Cabezal giratorio con contacto deslizante para una maquina de soldadura electrica por resistencia. - Google Patents

Cabezal giratorio con contacto deslizante para una maquina de soldadura electrica por resistencia.

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ES2248271T3 ES01830410T ES01830410T ES2248271T3 ES 2248271 T3 ES2248271 T3 ES 2248271T3 ES 01830410 T ES01830410 T ES 01830410T ES 01830410 T ES01830410 T ES 01830410T ES 2248271 T3 ES2248271 T3 ES 2248271T3
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Abstract

Cabezal giratorio para una máquina soldadora por resistencia para soldadura continua que comprende: - un estator (2); - un electrodo anular que constituye el rotor (3) montado de manera giratoria sobre el estator (2) y coaxial con el mismo; - un dispositivo (4) para la conducción de electricidad a través de un contacto deslizante, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y presionado en dirección radial contra al menos uno de ellos por una fuerza elástica; y - conductos (5a, 5b, 6, 7) a través de los cuales un refrigerante fluye en el estator (2), en el rotor (3) y en el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante; el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante comprendiendo al menos un elemento (8) elásticamente flexible que forma un sector radial, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y proyectado para quedar permanentemente en contacto con el estator (2) y el rotor (3) de manera de conducir corriente eléctrica de uno al otro; el cabezal estando caracterizadopor el hecho que dicho al menos un elemento (8) elásticamente flexible presenta, en un plano perpendicular al eje (11) de rotación, una forma alargada que se extiende desde el estator (2) hasta el rotor (3) a lo largo de un recorrido de envolvente que gira alrededor del eje (11).

Description

Cabezal giratorio con contacto deslizante para una máquina de soldadura eléctrica por resistencia.
La presente invención se refiere al sector de las máquinas de soldadura eléctrica por resistencia y concierne a un cabezal giratorio para hacer soldaduras continuas en láminas metálicas, especialmente láminas metálicas delgadas que, a partir de un estado inicial plano, primero se curvan de manera tal que sus dos extremos pongan sus bordes enfrentados o apenas superpuestos y luego se unen para formar elementos tubulares o tubos usados para una amplia variedad de aplicaciones. La principal aplicación de dichos elementos tubulares es la fabricación de latas para productos alimenticios.
Un cabezal de soldadura de este tipo (especialmente uno que constituye la parte de soldadura que está situada dentro del elemento tubular a soldar) esencialmente está compuesto por dos partes componentes separadas. Un componente es un árbol cilíndrico que está instalado de manera estacionaria y rígida sobre un brazo de soporte y actúa como órgano estator del conjunto. El otro es un componente con forma de anillo colocado coaxialmente sobre el órgano estator y rueda sobre las partes a unir, actuando así como un electrodo rodante (órgano rotor). Cuando la corriente eléctrica lo atraviesa, trabaja conjuntamente con un disco de soldadura, giratorio y complementario, situado fuera de la lata donde se debe realizar una soldadura continua.
La conducción de la corriente eléctrica a través del cabezal entre el estator fijo y el rotor móvil se realiza a través de un dispositivo de conducción eléctrica situado entre esas dos partes y eléctricamente conectado a las mismas.
Los dispositivos de conducción eléctrica de este tipo usados en el pasado (por ejemplo, ver la patente de invención estadounidense 4.188.523) usaban las propiedades conductoras de un fluido en estado líquido: por ejemplo, mercurio o mezclas eutécticas de otras substancias químicas.
En los dispositivos de conducción de diseño más reciente, la corriente eléctrica pasa entre el estator y el rotor a través de un contacto mecánico deslizan-
te.
Un cabezal de soldadura de este tipo, publicado en el documento EP 0.459.091 y realizado según el preámbulo de la reivindicación 1 que está más adelante, esencialmente comprende: un estator; un electrodo anular que constituye el rotor, montado de manera giratoria sobre el estator y coaxial con el mismo; un dispositivo para conducir la electricidad a través de un contacto deslizante, situado entre el estator y el rotor y presionado en la dirección axial contra al menos uno de ellos por una fuerza elástica; y conductos a través de los cuales fluye un refrigerante en el estator, en el rotor y en el dispositivo de conducción por contacto deslizante.
También se conoce, a partir del documento JP 10029074, un dispositivo electrodo configurado tipo rodillo compuesto por dos placas de excitación para obligar a la corriente eléctrica a fluir de un árbol de excitación a un electrodo de rodillo. Un Contacto eléctrico de la placa de excitación es formado hacia una cara deslizante para tener contacto deslizante con caras de excitación del árbol de excitación. La placa de excitación se forma por laminación de varias hojas conductoras. En cada placa, según un corte transversal con forma arco circular, se forma una parte de deflexión, de manera de tener deformación elástica cuando una parte central recibe una fuerza de empuje en la dirección radial.
Cabezales de este tipo han demostrado ser totalmente satisfactorios para propósitos prácticos. Sin embargo, son susceptibles de considerables mejoras que son el objeto de la presente invención.
Por consiguiente, la presente invención tiene como primer objetivo proporcionar un cabezal de soldadura que permita intercambiar corrientes más elevadas entre el estator y el rotor que los cabezales de soldadura pertenecientes a la técnica conocida sin aumentar el tamaño del cabezal de soldadura en comparación con cabezales de la técnica conocida del mismo tipo.
Otro objetivo de la presente invención es el de disipar calor con mayor eficacia, lo cual, combinado con la corriente de soldadura más elevada, aumenta tanto la productividad de soldadura como la vida útil del cabezal de soldadura según la presente invención, con obvias ventajas económicas.
Otro objetivo de la presente invención es el de proporcionar un cabezal de soldadura donde la corriente eléctrica pase entre el estator y el rotor sin interrupciones, incluso a altas velocidades de producción y en presencia de fuertes vibraciones e/o irregularidades locales de los materiales a soldar.
Otro objetivo adicional de la presente invención es el de proporcionar un cabezal de soldadura de construcción más sencilla con respecto a los cabezales de la técnica conocida y que sea más rápido y fácil de ensamblar y mantener.
Según la presente invención, esos y otros objetivos se logran mediante un cabezal giratorio para una máquina para soldadura continua por resistencia según una o varias de las reivindicaciones que están más adelante.
Las características técnicas de la presente invención, de acuerdo con los objetivos mencionados con anterioridad, están expuestas en las reivindicaciones que están más adelante y las ventajas están ilustradas con mayor claridad mediante la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos anexos, que ilustran realizaciones preferidas de la invención sin por ello restringir el alcance del concepto inventivo y en los cuales:
- la figura 1 es un corte transversal axial de un cabezal de soldadura según la presente invención;
- la figura 2 es un corte transversal a través de la línea II-II de la figura 1;
- las figuras 3 y 4 son representaciones esquemáticas de cabezales de soldadura que no corresponden a la presente invención.
Con referencia a los dibujos anexos, el numeral 1 denota en su totalidad un cabezal giratorio para una máquina soldadora por resistencia usada en particular para la soldadura continua de tubos o elementos tubulares hechos inclinando una lámina metálica delgada, en su origen plana, hasta una forma cilíndrica, poniendo dos extremos con sus bordes enfrentados o superponiéndolos y luego uniéndolos.
El cabezal (1) esencialmente comprende: un estator, denotado en su conjunto con el numeral 2; un rotor, denotado en su conjunto con el numeral 3; un dispositivo de conducción eléctrica (4) situado entre el estator y el rotor; y un sistema de conductos (5a, 5b, 6, 7) para permitir que el refrigerante fluya a través del cabezal (1).
El estator (2) está realizado mediante un árbol derecho que se compone de dos partes componentes huecas y separadas (15) que son coaxiales entre sí. Las partes componentes (15) están dispuestas rectas y en continuación, estando rígida pero removiblemente conectadas entre sí mediante una conexión roscada (24) que comprende un bulón (16) alojado en posición axial.
Cada una de las dos partes componentes (15) tiene una primera brida (17), con la forma de un disco radial, hecho de una pieza única con la misma parte componente (15).
En su línea central, en la unión entre las dos partes componentes (15) del árbol, el estator (2) está equipado con un collar anular (19). El collar, que está hecho de material de conducción eléctrica, está vinculado al árbol a través de la fuerza axial ejercida en contraposición por las partes componentes (15) cuando el bulón (16) está apretado.
El rotor (3) incluye un electrodo con forma de anillo (21), engargolado a un par de segundas bridas paralelas (20), soportadas mediante cojinetes de bolas (18) por las primeras bridas (17) de las partes componentes (15) del árbol: el anillo (21), por lo tanto, es coaxial y giratorio sobre el estator (2).
El árbol del estator (2), las segundas bridas (20) y el anillo (21) juntos delimitan - dentro del cabezal (1) - una cámara impermeable (22), sellada mediante sellos de labios (23) colocados entre el árbol del estator (2) y las segundas bridas (20) del rotor (3). La cámara impermeable (22) se comunica con la parte externa del cabezal (1) a través de dichos conductos, algunos de los cuales (5a, 5b) son radiales y otros (6) son axiales, y que se extienden a través de las dos partes componentes (15) del árbol del estator (2).
El dispositivo (4) de conducción eléctrica por contacto deslizante está situado entre superficies cilíndricas, coaxiales y enfrentadas (9, 10) del estator (2) y del rotor (3) y esencialmente comprende (figura 2) una cantidad de elementos (8) elásticamente flexibles, que preferentemente tienen la forma de un arco de espiral, distribuidos alrededor de un eje común (11) y que forman uno o varios sectores flexibles que conducen electricidad entre el estator (2) y el rotor (3) del cabezal (1).
Los elementos (8) elásticamente flexibles están separados entre sí longitudinalmente. Sus extremos libres (12a) están situados en contacto deslizante con la superficie externa (10) del estator (2); mientras que los extremos opuestos (12b) están unidos colectivamente a un único elemento (14) tubular y periférico que preferentemente es solidario con el mismo rotor (3).
Los elementos (8) elásticamente flexibles están colocados arriba y sobresalientes del elemento tubular (14) y son mucho más espesos en sus extremos libres (12a) que en sus porciones centrales. Además, los extremos libres (12a) de los elementos (8) del rotor (3) están configurados de manera tal de presentar una porción superficial (13) cilíndrica ideada para entrar en contacto con una porción cilíndrica (13') complementaria de la opuesta superficie del estator (2).
Gracias a la elasticidad del material con el cual están hechos los elementos (8) elásticamente flexibles (preferentemente una aleación especial de cobre), a su forma espiralada y a su extendida longitud entre los extremos (12a y 12b), los elementos (8) elásticamente flexibles son extremadamente flexibles y sus extremos libres (12a) están en constante contacto elástico con el estator (2).
El resultado es un tipo de contacto sumamente ventajoso. En efecto, la alta flexibilidad de los elementos (8) elásticamente flexibles proporciona un contacto que, en términos de estabilidad de conducción eléctrica, es sumamente estable no obstante requiera muy poca fuerza de presión. Asimismo, puesto que la fuerza de presión está distribuida sobre superficies de deslizamiento relativamente anchas, el desgaste de las superficies de deslizamiento debido a la presión específica producida por la fuerza de presión es también muy bajo y ello se traduce en una consiguiente vida útil más larga del dispositivo de conducción (4).
El contacto permite que la corriente sea conducida de manera continua al rotor móvil (3), incluso en presencia de vibraciones mecánicas o deformaciones del cabezal (1) debido a causas externas tales como, por ejemplo, variaciones instantáneas de las cargas de trabajo e/o irregularidades de los materiales a soldar.
Además, tal como se puede ver claramente en la figura 2, hay conductos pasantes (7) que se extienden entre elementos (8) elásticamente flexibles adyacentes y cada uno de ellos está delimitado por un par de superficies laterales de los elementos (8) elásticamente flexibles.
El refrigerante que pasa a través de la cámara impermeable (22) fluye a través de los conductos (7) en una dirección paralela al eje de rotación (11) del rotor (3). La gran área superficial de los elementos elásticamente flexibles que entra en contacto con el refrigerante produce un intercambio de calor muy intenso y, por ende, con un eficaz enfriamiento del cabezal (1).
Los elementos (8) flexibles descritos arriba constituyen una primera realización de los sectores elásticos con efecto radial - que también siguen un recorrido envolvente alrededor del eje (11) para configurar una forma substancialmente similar a la de un arco circular o de un arco espiralado - ideados para conducir corriente entre el estator (2) y el rotor (3). Esto, sin embargo, se debe considerar como una realización preferida que no restringe el concepto inventivo.
Observando la figura 3 que muestra un cabezal de soldadura que no corresponde a la presente invención, se puede inferir fácilmente que la conducción de corriente entre el estator (2) y el rotor (3) se podría realizar obteniendo igualmente buenos resultados mediante sectores elásticos cuyos elementos flexibles (8) tienen la forma de una sinusoide (en este caso con ramas arqueadas), que se extiende a lo largo de una línea radial (30) y/o una línea que podría seguir un recorrido envolvente desde el centro a la periferia del cabezal (1) y al mismo tiempo también alrededor del eje (11). La figura 4 exhibe una vista lateral de otro cabezal de soldadura que no corresponde a la presente invención, donde los elementos (8) flexibles del rotor nuevamente tienen una forma de una sinusoide pero con las ramas paralelas entre sí. En esta realización, el gran tamaño del extremo libre (12a) que está en contacto con el estator proporciona un buen contacto con el estator garantizando al mismo tiempo una larga vida del rotor.
Por lo que concierne a los métodos para fabricar los elementos flexibles (8), es sumamente ventajosa, y por lo tanto preferible, la formación en bloques mediante fabricación por electroerosión a partir de un único elemento tubular (14). Asimismo, el elemento tubular (14) puede ser una parte integrante tanto del rotor (3) como del estator (2).
La invención descrita se puede usar para obvias aplicaciones industriales.

Claims (14)

1. Cabezal giratorio para una máquina soldadora por resistencia para soldadura continua que comprende:
- un estator (2);
- un electrodo anular que constituye el rotor (3) montado de manera giratoria sobre el estator (2) y coaxial con el mismo;
- un dispositivo (4) para la conducción de electricidad a través de un contacto deslizante, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y presionado en dirección radial contra al menos uno de ellos por una fuerza elástica; y
- conductos (5a, 5b, 6, 7) a través de los cuales un refrigerante fluye en el estator (2), en el rotor (3) y en el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante;
el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante comprendiendo al menos un elemento (8) elásticamente flexible que forma un sector radial, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y proyectado para quedar permanentemente en contacto con el estator (2) y el rotor (3) de manera de conducir corriente eléctrica de uno al otro;
el cabezal estando caracterizado por el hecho que dicho al menos un elemento (8) elásticamente flexible presenta, en un plano perpendicular al eje (11) de rotación, una forma alargada que se extiende desde el estator (2) hasta el rotor (3) a lo largo de un recorrido de envolvente que gira alrededor del eje (11).
2. Cabezal según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible está configurado similar a por lo menos un arco de espiral.
3. Cabezal según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible está configurado similar a por lo menos un arco circular.
4. Cabezal según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible está situado entre superficies coaxiales enfrentadas (9, 10) del rotor (3) y del estator (2).
5. Cabezal según las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible varía su espesor a lo largo de su extensión longitudinal.
6. Cabezal según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible es solidario con el rotor (3) y está en contacto con la superficie externa (10) del estator (2).
7. Cabezal según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible es solidario con el estator (2) y está en contacto con la superficie interna (9) del rotor (3).
8. Cabezal según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que comprende una pluralidad de elementos (8) elásticamente flexibles situados entre el estator (2) y el rotor (3) y distribuidos alrededor de un eje común (11).
9. Cabezal según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente flexible tiene un extremo configurado (12a) con una porción superficial cilíndrica (13), el extremo (12a) habiendo sido proyectado para entrar en contacto con una opuesta porción superficial cilíndrica complementaria (13') del rotor (3).
10. Cabezal según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que los elementos (8) elásticamente flexibles están colocados arriba y sobresalientes de un único elemento (14).
11. Cabezal según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho que el elemento (14) individual es una parte integrante del rotor (3).
12. Cabezal según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho que el elemento (14) individual es una parte integrante del estator (2).
13. Cabezal según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que los conductos (7) se extienden entre elementos (8) elásticamente flexibles adyacentes y cada uno de ellos está delimitado por un par de superficies laterales de los elementos (8) elásticamente flexibles.
14. Cabezal según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho que los conductos (7) pueden ser atravesados por un refrigerante que fluye en una dirección paralela al eje de rotación (11) del rotor (3).
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